Пензенська ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Кафедра мікроелектроніки
В
Курсова робота
за курсом ФОМ
Тема
Ємність різкого p-n переходу
р. Пенза, 2005 p
Зміст
В
Завдання
Позначення основних величин
Основна частина
1. Розрахунок власної концентрації електронів і дірок
2. Розрахунок контактної різниці потенціалів
3. Розрахунок товщини шару об'ємного заряду
4. Розрахунок бар'єрної ємності
Список використаної літератури
В
Завдання
1. Вивести вираз для ємності різкого pn переходу у разі повністю іонізованих домішок
2. Розрахувати величину бар'єрної ємності різкого pn переходу при 300 К і напрузі V. Вважати що домішки повністю виснажені, а власна провідність ще дуже мала.
3. Побудувати графік залежно бар'єрної ємності від температури.
4. Скласти програму обчислення значень бар'єрної ємності для графіка.
Напівпровідник
Ge
V, В
0
Nd, см
1,010
Na, см
1,010
S, мм
0,15
Позначення основних величин
DE - ширина забороненої зони.
[DE] = 1,810 Дж = 1,13 еВ. br/>
e - електрична постійна.
e = 8,8610.
- рухливість електронів.
[] = 0,14 м/(НД)
- рухливість дірок.
[] = 0,05 м/(НД)
m-ефективна маса електрона.
m = 0,33 m = 0,339,110 = 3,00310 кг
m-ефективна маса дірки.
m = 0,55 m = 0,559,110 = 5,00510 кг
m - маса спокою електрона.
m = 9,110 кг.
- час релаксації електрона.
= 210с.
- час релаксації дірки.
= 10с.
S - площа p-n переходу.
[S] = 10мм
n-власна концентрація електронів.
[n] = м
p-власна концентрація дірок.
[p] = м
N-ефективне число станів в зоні провідності, наведене до дна зони.
[N] = м
N-ефективне число станів в валентної зоні, наведене до стелі зони.
[N] = м
k - константа Больцмана.
k = 1,3810.
Т - температура.
[T] = K.
- число Пі.
= 3,14.
h - константа Планка.
h = 6,6310 ДБС.
V-контактна різниця потенціалів.
[V] = B.
j - потенційний бар'єр.
[j] = Дж або еВ.
q - заряд електрона.
q = 1,610 Кл.
n-концентрація донорних атомів в n-області.
[n] = [N] = 2,010 м
p-концентрація акцепторних атомів в p-області.
[p] = [N] = 9,010 м
e - діелектрична проникність.
e = 15,4
d - товщина шару об'ємного заряду.
[d] = м. p> N-концентрація акцепторів.
[N] = 1,010 см
N-концентрація донорів.
[N] = 1,010 см
V - напруга.
[V] = 0 В.
C-бар'єрна ємність.
[C] = Ф.
- питома бар'єрна ємність. br/>
[] = Ф/м
m-рівень Фермі.
[m] = Дж або еВ.
В
1. Розрахунок власної концентрації електронів і дірок
Е Е + DЕ
В
Зона провідності
Е
В
0 Е
- m
В
Е
В
-m Вў
Е
Валентна зона.
Ріс.1.Положеніе рівня Фермі в невиродженому напівпровіднику. br/>
На рис. 1 показана зонна структура невиродженого напівпровідника. За нульовий рівень відліку енергії приймають зазвичай дно зони провідності Є. Оскільки для невиродженого газу рівень Фермі m повинен розташовуватися нижче цього рівня, тобто у забороненій зоні, то m є величиною негативною (-m>> kT). При температурі Т, відмінної від абсолютного нуля, в зоні провідності знаходяться електрони, у валентній зоні - дірки. Позначимо їх концентрацію відповідно через n і p. Виділимо біля дна зони провідності вузький інтервал енергій Dе, укладений між Е і Е + DЕ. Так як електронний газ в напівпровіднику є невиродженим, то число електронів dn, що заповнюють інтервал енергії DЕ (у розрахунку на одиницю об'єму напівпровідника), можна визначити, скориставшись формулою:
N (E) dE = (2m) eEdE
dn = (2m) eeEdE
де m - ефективна маса електронів, розташовуються у дна зони провідності.
...
